JP2015087532A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式で画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、及び複合機等の画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, and a multi-function machine that forms an image by electrophotography.
従来、電子写真方式を利用した複写機やプリンタ等の画像形成装置として、転写ベルトとして中間転写ベルトを使用した方式のものがある。中間転写ベルト方式の画像形成装置では、一次転写工程と二次転写工程を経てフルカラー画像が形成される。 Conventionally, as an image forming apparatus such as a copying machine or a printer using an electrophotographic system, there is a system using an intermediate transfer belt as a transfer belt. In an intermediate transfer belt type image forming apparatus, a full-color image is formed through a primary transfer process and a secondary transfer process.
一次転写工程では、電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト上に一次転写する。一次転写工程を複数色のトナー像に関して繰り返し実行することにより、中間転写ベルト表面に複数色のトナー像を形成する。二次転写工程では、複数色のトナー像を紙などの転写材表面に一括して転写する。転写材上に転写されたトナー像は、その後、定着手段によって定着される。これにより、フルカラー画像が得られる。 In the primary transfer step, the toner image formed on the surface of the electrophotographic photosensitive member is primarily transferred onto the intermediate transfer belt. By repeatedly performing the primary transfer process for a plurality of color toner images, a plurality of color toner images are formed on the surface of the intermediate transfer belt. In the secondary transfer process, toner images of a plurality of colors are collectively transferred onto the surface of a transfer material such as paper. The toner image transferred onto the transfer material is then fixed by fixing means. Thereby, a full color image is obtained.
画像形成装置の転写手段としては、ローラ状、ブレード状、ブラシ状等の転写部材が用いられる。これらの転写部材は、感光体に対向する位置で中間転写ベルトの内周面(裏面)に接触する接触部材である。中でもブラシ状の転写部材は、複数の導電性繊維によって構成され、繊維の一本一本が中間転写ベルト裏面に対し独立に接触可能である。従って、ローラ状、ブレード状の転写部材を使用した場合に生じる接触ムラが改善され、中間転写ベルト裏面に対する、より均一な接触性を得られる。これによって、一次転写工程で生じる濃度ムラ等の画像不良を抑制し易い。 As a transfer unit of the image forming apparatus, a transfer member such as a roller, a blade, or a brush is used. These transfer members are contact members that contact the inner peripheral surface (back surface) of the intermediate transfer belt at a position facing the photoconductor. In particular, the brush-shaped transfer member is composed of a plurality of conductive fibers, and each of the fibers can contact the back surface of the intermediate transfer belt independently. Therefore, contact unevenness that occurs when a roller-like or blade-like transfer member is used is improved, and more uniform contact with the back surface of the intermediate transfer belt can be obtained. This makes it easy to suppress image defects such as density unevenness that occur in the primary transfer process.
特許文献1には、転写手段としてブラシ状の転写部材を備える画像形成装置が開示されている。特許文献1のブラシ状の転写部材は、ブラシを構成する複数の導電性繊維が両面テープを介してステンレス製の金属ホルダーに支持されている。この金属ホルダーは、固定されており、転写部材を構成する複数の導電性繊維は、繊維自身の弾性によって中間転写ベルトの裏面に接触する。
しかしながら、ブラシ状の転写部材では、良好な一次転写性を維持することが難しく種々の対策が望まれていた。ブラシ状の転写部材は、画像形成装置の初期状態では、中間転写ベルトの裏面に対し、繊維の一本一本が、垂直に接触する。しかしながら、画像形成装置の使用が進んだ後の状態では、繊維が中間転写ベルトの移動方向下流側に倒され、繊維の一本一本が撓んだ状態で中間転写ベルトの裏面に接触することになる。このとき、中間転写ベルトとブラシ状の転写部材との間に形成される接触領域の位置は、初期状態における位置よりも中間転写ベルトの移動方向下流側に移動する。この接触領域が感光体に対向する位置から大きくずれてしまうと、良好な一次転写性が損なわれてしまう。また、この課題は、中間転写ベルトだけではなく、転写ベルトとして転写材を搬送する搬送ベルトを使用した場合も同様に発生する。 However, with a brush-shaped transfer member, it is difficult to maintain good primary transferability, and various countermeasures have been desired. In the brush-like transfer member, in the initial state of the image forming apparatus, each fiber is in perpendicular contact with the back surface of the intermediate transfer belt. However, in a state after the use of the image forming apparatus has progressed, the fibers are brought down to the downstream side in the moving direction of the intermediate transfer belt, and each fiber is in contact with the back surface of the intermediate transfer belt in a bent state. become. At this time, the position of the contact region formed between the intermediate transfer belt and the brush-shaped transfer member moves to the downstream side in the movement direction of the intermediate transfer belt from the position in the initial state. If this contact area greatly deviates from the position facing the photoreceptor, good primary transferability is impaired. This problem also occurs when not only the intermediate transfer belt but also a transport belt that transports a transfer material as the transfer belt.
そこで、本発明の目的は、ブラシ状の転写部材と転写ベルトの間に形成される接触領域の位置が、画像形成装置の使用により大きく移動することを抑制し、良好な転写性を持続的に確保することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to suppress the movement of the position of the contact region formed between the brush-shaped transfer member and the transfer belt by using the image forming apparatus, and to continuously maintain good transferability. The purpose is to secure.
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。トナー像を担持する像担持体と、無端状であり、前記像担持体に接触して移動可能な転写ベルトと、前記像担持体から前記ベルトへむけてトナー像を転写する転写手段と、を有し、前記転写手段は、複数の導電性繊維を備えるブラシ状の転写部材であり、前記複数の導電性繊維が前記ベルトの内周面に接触する画像形成装置において、
前記複数の導電性繊維が前記転写ベルトとの間で加圧されるように前記転写手段を支持する支持手段を有し、前記転写ベルトの移動によって生じる前記導電性繊維の毛倒れ量の最大値が、前記転写ベルトの移動方向に関する前記像担持体と前記転写ベルトが接触する領域の長さより小さいことを特徴とする。
The above object is achieved by the image forming apparatus according to the present invention. An image carrier that carries a toner image, an endless transfer belt that is movable in contact with the image carrier, and a transfer unit that transfers the toner image from the image carrier to the belt. And the transfer means is a brush-like transfer member including a plurality of conductive fibers, and the plurality of conductive fibers are in contact with the inner peripheral surface of the belt.
A support unit that supports the transfer unit so that the plurality of conductive fibers are pressed between the transfer belts, and a maximum value of the amount of fall of the conductive fibers caused by the movement of the transfer belt; However, it is smaller than the length of the area where the image carrier and the transfer belt are in contact with each other in the moving direction of the transfer belt.
本発明によれば、ブラシ状の転写部材の繊維の毛倒れ量が像担持体と転写ベルトの間で形成される接触領域の幅に対して、小さいものとされる。これにより、ブラシ状の転写部材と転写ベルトの間に形成される接触領域の位置が、大きく移動することを抑制し、良好な転写性を持続的に確保することが可能である。 According to the present invention, the amount of falling of the fibers of the brush-like transfer member is made smaller than the width of the contact area formed between the image carrier and the transfer belt. As a result, the position of the contact region formed between the brush-shaped transfer member and the transfer belt can be prevented from greatly moving, and good transferability can be secured continuously.
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in the following embodiments should be appropriately changed according to the configuration of the apparatus to which the present invention is applied and various conditions. Therefore, unless specifically stated otherwise, the scope of the present invention is not intended to be limited thereto.
(実施形態1)
1.画像形成装置の全体構成
図1は、本発明に係る画像形成装置の概略断面を示す図である。実施形態1の画像形成装置100は、電子写真方式のフルカラーレーザビームプリンターである。画像形成装置100は、画像形成装置100に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部機器から送られてきた信号に従って、電子写真方式により、記録用紙、OHPシートなどの転写材に画像を形成することができる。
(Embodiment 1)
1. 1 is a diagram showing a schematic cross section of an image forming apparatus according to the present invention. The
また、本画像形成装置100は、中間転写方式を用いたタンデム型のものである。すなわち、本画像形成装置100は、複数色成分に分解された画像情報に従って形成した各色のトナー像を、中間転写体上に順次に重ね合わせて一次転写した後、転写材に一括して二次転写することで記録画像を得る。
The
画像形成装置100は、複数の色成分に分解された画像情報に従って形成した各色のトナー像を、中間転写体としての中間転写ベルト6上に順次に重ね合わせて一次転写した後、転写材Pに一括して二次転写する。ここで、中間転写ベルト6は、転写ベルトである。このトナー像を転写材に定着させることで記録画像を得る。画像形成装置100は、複数の画像形成部として、第1、第2、第3、第4のステーションSa、Sb、Sc、Sdを有する。本実施形態では、第1〜第4のステーションSa〜Sdは、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のトナー像を形成する。
The
なお、本実施形態では、第1〜第4のステーションSa〜Sdの構成及び動作は、使用するトナーの色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下、特に区別を要しない場合には、いずれかの色用に設けられた要素であることを示す符号の末尾のa、b、c、dは省略して総括的に説明する。 In the present embodiment, the configurations and operations of the first to fourth stations Sa to Sd are substantially the same except that the color of the toner used is different. Therefore, in the following, when there is no need for distinction, a description will be given collectively with a, b, c, and d at the end of a symbol indicating an element provided for any color being omitted.
ステーションSは、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体である感光ドラム1を有する。感光ドラム1は、駆動手段としてのモータ(図示せず)によって図中矢印R1方向(反時計回り)に回転駆動される。感光ドラム1の周囲には、その回転方向に沿って順に、次の各手段が設けられている。先ず、帯電手段である帯電ローラ2である。次に、露光手段としてのレーザースキャナー3である。次に、現像手段4である。次に、一次転写手段が備えるブラシ状の転写部材である。ブラシ状の転写部材を以下では一次転写ブラシ5とする。次に、感光体クリーニング手段としてのドラムクリーナー7である。
The station S includes a
又、各ステーションSの各感光ドラム1と対向するように、転写ベルトとして無端状のベルトである中間転写ベルト6が配置されている。中間転写ベルト6は、円筒状且つ無端状のフィルムで形成され、駆動ローラ61、二次転写対向ローラ62及びテンションローラ63の3個のローラに張架されている。中間転写ベルト6は、駆動ローラ61が図中矢印R2方向(時計回り)に回転駆動されることによって、図中矢印R3方向(時計回り)に周回移動(回転)する。本実施形態では、感光ドラム1の表面の移動速度(周速度)と中間転写ベルト6の表面の移動速度(周速度)とは略同じ速度である。
Further, an
中間転写ベルト6の内周面(裏面)側において、中間転写ベルト6を挟んで各感光ドラム1と対向する位置に、ブラシ状転写部材としての一次転写ブラシ5が複数配置されている。詳しくは後述するように、一次転写ブラシ5は、中間転写ベルト6の裏面に押圧されている。これにより、感光ドラム1と中間転写ベルト6とが接触することで、一次転写部B1が形成されている。又、中間転写ベルト6の外周面(表面)側において、中間転写ベルト6を挟んで二次転写対向ローラ62と対向する位置には、二次転写手段としてのローラ状の二次転写ローラ8が配置されている。二次転写ローラ8は、中間転写ベルト6を介して二次転写対向ローラ62に押圧されている。これにより、中間転写ベルト6と二次転写ローラ8とが接触することで、二次転写部B2が形成されている。又、中間転写ベルト6を挟んで駆動ローラ61と対向する位置には、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーナー65が配置されている。
On the inner peripheral surface (back surface) side of the
画像形成時には、回転する感光ドラム1の表面は、帯電ローラ2により一様に帯電させられる。このとき、帯電ローラ2には、帯電電源(図示せず)から、所定の帯電電圧(帯電バイアス)が印加される。帯電した感光ドラム1の表面に、レーザースキャナー3より画像情報に従ったレーザ光Lが照射される。これにより、感光ドラム1上に静電潜像が形成される。
At the time of image formation, the surface of the rotating
感光ドラム1上に形成された静電潜像は、現像手段4によりトナー像として現像(可視化)される。現像手段4は、回転可能な現像剤担持体に現像剤としてのトナーを担持して感光ドラム1との対向部(現像位置)に搬送し、感光ドラム1上の静電潜像に応じて感光ドラム1上にトナーを供給する。このとき、現像剤担持体には、現像電源(図示せず)から、所定の現像電圧(現像バイアス)が印加される。本実施形態では、現像手段4は、反転現像方式にて、感光ドラム1上の静電潜像を現像する。即ち、現像手段4は、帯電処理された後に露光されて電位の絶対値が低下した感光ドラム1上の画像部(露光部)に、感光ドラム1の帯電極性(本実施形態では負極性)と同極性に帯電したトナーを付着させて静電潜像を現像する。
The electrostatic latent image formed on the
回転する感光ドラム1上に形成されたトナー像は、一次転写部B1において、一次転写ブラシ5の作用により、回転する中間転写ベルト側に転写(一次転写)される。この時、一次転写ブラシ5には、電圧印加手段としての一次転写電源50から、電圧が印加される。この電圧は、トナー像を形成するトナーの正規の帯電極性(本実施形態では負極性)とは逆極性(本実施形態では正極性)の直流電圧である一次転写電圧(一次転写バイアス)である。
The toner image formed on the rotating
一次転写工程において中間転写ベルト6に転写されずに感光ドラム1上に残留したトナー(一次転写残トナー)は、ドラムクリーナー7によりクリーニングされる。ドラムクリーナー7は、感光ドラム1の表面に当接する板状の弾性体であるクリーニングブレード71と、回収トナー容器72と、を有する。クリーニングブレード71は、感光ドラム1の表面に付着したトナーを除去するためのクリーニング部材である。クリーニングブレード71によって回転する感光ドラム1の表面から除去されたトナーは、回収トナー容器72に回収される。
Toner remaining on the
例えばフルカラー画像を形成する際には、以上のような帯電、露光、現像、一次転写工程が、中間転写ベルト6の表面の移動方向上流側から順番に、第1〜第4のステーションSa〜Sdにおいて行われる。これにより、中間転写ベルト6上に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナー像が重ね合わされるようにして転写されたフルカラー画像用の多重トナー像が形成される。
For example, when a full-color image is formed, the charging, exposure, development, and primary transfer processes as described above are performed in order from the upstream side in the movement direction of the surface of the
中間転写ベルト6上のトナー像は、二次転写部B2において、二次転写ローラ8の作用により、転写材P上に転写(二次転写)される。即ち、転写材供給部20において、カセット21に収容されている転写材Pが、供給ローラ22により送り出された後、レジストローラ23により二次転写部B2に所定のタイミングで供給される。それと略同時に、二次転写ローラ8には、二次転写電圧印加手段としての二次転写電源80から、トナー像を形成するトナーの正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧である二次転写電圧(二次転写バイアス)が印加される。
The toner image on the
二次転写工程において転写材Pに転写されずに中間転写ベルト6上に残留したトナー(二次転写残トナー)は、ベルトクリーナー65によりクリーニングされる。ベルトクリーナー65は、中間転写ベルト6の表面に当接する板状の弾性体であるクリーニングブレード64と、回収トナー容器66と、を有する。クリーニングブレード64は、中間転写ベルト6の表面に付着したトナーを除去するためのクリーニング部材である。クリーニングブレード64によって回転する中間転写ベルト6の表面から除去されたトナーは、回収トナー容器66に回収される。
The toner remaining on the
トナー像が二次転写された転写材Pは、定着手段9へと搬送される。定着手段9は、転写材Pを搬送しながら加熱及び加圧する。転写材P上の未定着トナー像は、熱と圧力により転写材P上に定着される。その後、転写材Pは搬送ローラ(図示せず)により機外に搬送される。 The transfer material P onto which the toner image has been secondarily transferred is conveyed to the fixing unit 9. The fixing unit 9 heats and pressurizes the transfer material P while conveying it. The unfixed toner image on the transfer material P is fixed on the transfer material P by heat and pressure. Thereafter, the transfer material P is conveyed outside the apparatus by a conveyance roller (not shown).
ここで、本実施形態の画像形成装置100は、感光ドラム1及び中間転写ベルト6の周速度に相当するプロセススピードが116mm/sの、A4サイズの転写材Pへの画像形成に対応したプリンタである。又、本実施形態では、感光ドラム1の直径は20mmである。
Here, the
又、本実施形態では、中間転写ベルト6として、厚さが60μmで、導電剤を混合することにより体積抵抗率を109Ωcmに調整した、ポリイミド樹脂のフィルムを用いた。この中間転写ベルト6は、駆動ローラ61、二次転写対向ローラ62、テンションローラ63の3軸に張架され、テンションローラ63により総圧約20Nの張力が付与されている。
In this embodiment, a polyimide resin film having a thickness of 60 μm and a volume resistivity adjusted to 10 9 Ωcm by mixing a conductive agent is used as the
又、本実施形態では、二次転写ローラ8として、体積抵抗率が107〜109Ωcm、硬度が30°〜40°である弾性体ローラを用いた。この二次転写ローラ8は、中間転写ベルト6を介して二次転写対向ローラ62に対し、総圧約39.2Nで押圧されている。この二次転写ローラ8は、中間転写ベルト6の回転に伴い、従動して回転する。又、二次転写ローラ8には、二次転写電源80から、0〜4.0kVの二次転写電圧の印加が可能とされている。
In this embodiment, an elastic roller having a volume resistivity of 10 7 to 10 9 Ωcm and a hardness of 30 ° to 40 ° is used as the
2.一次転写ブラシ
一次転写ブラシ5の構成について説明する。図2は、一次転写ブラシ5の構成を示す模式的な斜視図である。本実施形態の一次転写ブラシ5は、複数の導電性繊維51からなる起毛部5αと起毛部5αを支持する非起毛部5βを備える。起毛部5αを構成する複数の導電性繊維51は、密に配列されている。
2. Primary Transfer Brush The configuration of the
本実施形態では、一次転写ブラシ5の短手方向の寸法Wは3mmである。一次転写ブラシ5の短手方向は、中間転写ベルト6の移動方向と平行な方向である。又、一次転写ブラシ5の長手方向の寸法Lは250mmである。一次転写ブラシ5の長手方向は、中間転写ベルト6の移動方向と直交する方向である。
In the present embodiment, the dimension W in the short direction of the
一次転写ブラシ5の長手方向の寸法Lのうち、導電性繊維51が設けられている領域(起毛部)5αの寸法Kは230mmである。そして、一次転写ブラシ5の長手方向の両端部には、それぞれ寸法が10mmの、導電性繊維51が設けられていない領域が、略均等に設けられている。
Of the dimension L in the longitudinal direction of the
本実施形態では、一次転写ブラシ5の短手方向の寸法Wを3mmとすることで、一次転写ブラシ5と中間転写ベルト6の接触領域を十分な幅で形成することができる。又、一次転写ブラシ5の長手方向における起毛部5αの寸法Kを230mmとすることで、一次転写部B1に搬送されるA4サイズの転写材Pに対しても一次転写手段として十分な幅としている。
In the present embodiment, the contact area between the
一次転写ブラシ5としては、パイル織物タイプや静電植毛タイプのブラシ部材を使用することができる。
As the
パイル織物とは、導電性繊維51となるパイル糸を、たて糸とよこ糸とから成る基布(非起毛部5β)の隙間に織り込んで形成されたものである。これを導電性接着剤などによって基板52上に接着するなどして固定することでブラシ部材である一次転写ブラシ5が得られる。
The pile woven fabric is formed by weaving pile yarns to be the
又、静電植毛とは、高圧静電界における静電吸引力を利用し、予め導電性接着剤を塗布した基板52(非起毛部を兼ねる)上に、導電性繊維51となる短繊維を略垂直に投錨させる方法である。これによってもブラシ部材である一次転写ブラシ5が得られる。
In addition, electrostatic flocking means that the short fibers to be the
導電性繊維51としては、導電性繊維、特に導電剤を含有させた合成繊維を使用することができる。例えば、カーボン粉末を分散したナイロンやポリエステル、アクリルなどを材料としたものを使用することができる。又、単糸繊度が1〜15dtex、ヤング率が500〜3000MPaの範囲内のものを使用することができる。導電性繊維51の抵抗率ρfiberは、102〜108Ωcmの範囲内であることが転写効率向上などの点で好ましい。
As the
なお、抵抗率ρfiberは、次の方法により測定される。繊維の50本をひと束とし、約1cmの間隔をもって束の表面に金属プローブを接触させる。そして、高抵抗計AdvantestR8340A(株式会社アドバンテスト製)などを用い、印加電圧を100Vとして抵抗値Rfiberを実測し、次式により抵抗率ρfiberを算出する。ここで、φfは、繊維直径である。 The resistivity ρfiber is measured by the following method. A bundle of 50 fibers is made, and a metal probe is brought into contact with the surface of the bundle at an interval of about 1 cm. Then, using a high resistance meter Advantest R8340A (manufactured by Advantest Co., Ltd.) or the like, the resistance value Rfiber is measured with an applied voltage of 100 V, and the resistivity ρfiber is calculated by the following equation. Here, φf is the fiber diameter.
本実施形態では、ステンレス製の略一様に平坦な基板52の上面に、基布(非起毛部)5βと、パイル糸とで形成された起毛部5αを固定することで、一次転写ブラシ5が構成されている。基板52は、短手方向の寸法が上述のWとされ、長手方向の寸法が上述のLとされる矩形の板金である。そして、本実施形態では、パイル織物のパイル糸で構成された導電性繊維51は、基板52の上面に対して略垂直な方向(法線方向)に起毛している。
In this embodiment, the
基板52の上面を起点とした各導電性繊維51の自由長は繊維長jと呼ばれ、0.5〜2.5mmとすることができる。又、導電性繊維51の基板52上における配列密度は、200〜800F/m2とすることができる。
The free length of each
なお、前述した通り、一次転写ブラシ5がパイル織物の場合には、基布やパイル織物を接着するための導電性接着剤が、静電植毛の場合には、植毛用の導電性接着剤が、それぞれ基板52上に設けられている。これらは基板52の構成要素の一部として考えることができる。つまり、各タイプの一次転写ブラシの繊維長jは、ブラシ繊維の、基布や導電性接着剤から突出した部分の長さとして考えることができる。従って、導電性接着剤は、図2、及び本明細書内の他の図には図示されていない。
As described above, when the
本実施形態では、代表的特性を有する一次転写ブラシ5として、次の仕様のブラシ部材を用いている。
In the present embodiment, a brush member having the following specifications is used as the
<本実施形態の一次転写ブラシの仕様>
・部材タイプ:パイル織物
・ブラシ繊維の材料:カーボン粉末を分散したナイロン繊維
・ブラシ繊維の単糸繊度:2.5dtex
・ブラシ繊維の繊維直径:17μm
・ブラシ繊維のヤング率:1500MPa
・ブラシ繊維の抵抗率:105Ωcm
・繊維長(j):1.3mm
・配列密度:418F/mm2
上記一次転写ブラシ5は、中間転写ベルト6を介して感光ドラム1と対向する位置で、中間転写ベルト6裏面に対して当接される。また、一次転写ブラシ5には、一次転写電源50から、0〜2.0kVの一次転写電圧の印加が可能とされている。
<Specifications of Primary Transfer Brush of this Embodiment>
-Material type: Pile fabric-Brush fiber material: Nylon fiber dispersed with carbon powder-Single yarn fineness of brush fiber: 2.5 dtex
・ Brush fiber diameter: 17μm
・ Young's modulus of brush fiber: 1500 MPa
-Brush fiber resistivity: 10 5 Ωcm
・ Fiber length (j): 1.3 mm
Array density: 418F / mm 2
The
3.一次転写ブラシ5の支持手段の構成
次に、一次転写ブラシ5の支持手段について説明する。図3は、各一次転写部B1における一次転写ブラシ5を支持する支持手段10を示す模式的な断面図である。一次転写ブラシの長手方向の一方の端部から見た図となっている。図3は、画像形成装置の初期状態(一次転写ブラシを画像形成装置に組み付け、装置の使用を開始した直後の状態)を示す。各ステーションSa〜Sdの一次転写部B1a〜B1dの構成は同じである。
3. Next, the support means for the
本実施形態の画像形成装置の一次転写ブラシ5は、支持手段10によって中間転写ベルト6内周面に接近する方向と遠ざかる方向とに移動可能に設置されている。支持手段10は、支持部11、付勢部材としての圧縮コイルバネ(以下、単に「バネ」という。)12、回動軸13、バネ受け14を備えている。
The
支持手段10において、一次転写ブラシ5は、回動軸13を中心として回動可能な支持部11により保持される。一次転写ブラシ5は、基板52の底面(導電性繊維51が起毛している上面とは反対側の面)が、支持部11上面に、接着、溶着、締結、係合などの方法によって固定されている。支持部11の上面は、一次転写ブラシ5の基板52の底面と略同一の形状を有する。一次転写ブラシ5の基板52の上面と、支持部11の上面は平行である。また、一次転写ブラシ5の基板52と中間転写ベルト6の裏面は、略平行な関係にある。
In the support means 10, the
回動軸13は、中間転写ベルト6の移動方向における一次転写ブラシ5の上流側に配置され、その回動軸線方向は感光ドラム1の回動軸線方向と平行(中間転写ベルト6の移動方向R3に対して直交する方向)に延びる。バネ12は、一次転写ブラシ5の長手方向の両端部にそれぞれ1個ずつ設けられ、支持部11の底面とバネ受け14との間に保持される。
The
支持手段10により、一次転写ブラシ5は中間転写ベルト6を介して感光ドラム1に向かって押圧され、中間転写ベルト6の内周面に当接される。回動軸13とこれを中心として回動する支持部11は、一次転写ブラシ5の可動方向と、バネ12による押圧力が作用する方向を、共に図中矢印Dと略平行な方向に規制する。本実施形態では、一次転写ブラシ5を中間転写ベルト6に向けて押圧する際の付勢力Fは3.92N(400gf)とされる。
The
また、図中矢印Dで示される、一次転写ブラシ5の可動方向、及び付勢力Fの方向は、一次転写部B1における中間転写ベルト6の内周面に対し略垂直とされる。このように支持手段10によって、複数の導電性繊維11は、中間転写ベルト6よ支持手段の導電性繊維を支持する面の間で加圧されている。このとき、複数の導電性繊維51は、画像形成装置に組み付けた直後の繊維の起毛状態、つまり、基板52上面に対して繊維が略垂直に起毛した状態を保ちながら、中間転写ベルト6裏面に略垂直に接触する。
Further, the movable direction of the
なお、一次転写ブラシ5がパイル織物タイプの場合、ブラシ繊維としてのパイル糸の一本一本が、基板から離れるにつれ広がった構成となっていることがある。この場合も、パイル糸を構成する各導電性繊維51は、繊維一本一本の平均的な姿勢としては、基板52上面に対し略垂直に起毛し、中間転写ベルト6の内周面に略垂直に接触するものと見なすことができる。
In addition, when the
4.一次転写部の各接触領域の配置
一次転写部B1における各接触領域の配置について説明する。図3には、一次転写部B1における各部材と各接触領域との位置関係も示されている。
4). Arrangement of each contact area in the primary transfer portion The arrangement of each contact area in the primary transfer portion B1 will be described. FIG. 3 also shows the positional relationship between each member and each contact area in the primary transfer portion B1.
図中にMと表示された領域は、感光ドラム1と中間転写ベルト6が接触する第1の接触領域であり、物理ニップMと表す。本実施形態では、駆動ローラ61とテンションローラ63の間に直線的に張架された中間転写ベルト6は、ステーションS毎に、感光ドラム1との間に中間転写ベルト6の移動方向における幅が1.0mmである物理ニップMを形成する。なお、物理ニップMの幅は、次のような方法で測定することができる。すなわち、感光ドラム1を画像形成装置から取り外した状態で、中間転写ベルト6表面に染料等のマーキング液を塗る。次に,感光ドラム1を画像形成装置に一旦装着し、再び、画像形成装置から取り外す。この状態で、感光ドラム1上に付着した染料の幅を測定すればよい。
An area indicated by M in the drawing is a first contact area where the
また、図中にNと表示された接触領域は、中間転写ベルト6の内周面(裏面)と一次転写ブラシ5が接触する第2の接触領域であり、裏面ニップNと表す。裏面ニップNは、中間転写ベルト6の移動方向における、複数の導電性繊維51で構成される一次転写ブラシ5と中間転写ベルト6の内周面との接触開始点(始点)から接触終了点(終点)までの領域である。本実施形態では裏面ニップNの中間転写ベルト6の移動方向における幅は3.0mmである。なお、裏面ニップNの幅は、一次転写ブラシ5の短手方向の寸法Wと同じである。 図4に、本実施形態の画像形成装置の使用後の状態(使用が進んだ後の状態、印字枚数として約1000ページ以降)における一次転写ブラシの当接状態を示す。一次転写部B1における各部材とニップとの位置関係も示されている。本実施形態の一次転写ブラシ5は、使用後の状態では、導電性繊維51が中間転写ベルト6の移動方向R3に沿って下流側に倒され、撓んだ状態で中間転写ベルト6の内周面に接触する。
Further, a contact area indicated as N in the drawing is a second contact area where the inner peripheral surface (back surface) of the
図3に示したように初期状態の一次転写ブラシ5は、導電性繊維51が、移動する中間転写ベルト6に接触はしていても撓む量が少なく、基板52に対し略垂直に起毛している。しかし、図4に示したように、使用後の状態の一次転写ブラシ5は、導電性繊維51が、移動する中間転写ベルト6の内周面から、中間転写ベルトの移動方向下流側へ向かう摩擦力を継続的に受けたものとなっている。従って、使用後の状態では、繊維の一本一本が撓み、中間転写ベルトの移動方向下流側に毛倒れした状態で中間転写ベルト裏面に接触する。本実施形態の場合、毛倒れ量は0.4mm(後述)である。
As shown in FIG. 3, the
本状態の導電性繊維51には、撓みを解消しようとする復元力が生じ、この力が、一次転写ブラシ5を中間転写ベルト6から遠ざける方向に押し戻す力(反力)となる。従って、図4に示したように、一次転写ブラシ5は、中間転写ベルト6の内周面に対し、付勢力Fと上記反力とが釣り合う位置まで進入した位置で安定している。このときの中間転写ベルト6内周面に対する一次転写ブラシ5の進入量は0.08mm(後述)である。
The
前記進入量の測定方法、及び、前記毛倒れ量と物理ニップ幅との比較方法については、後述する。 A method for measuring the amount of penetration and a method for comparing the amount of falling hair and the physical nip width will be described later.
なお、支持手段10の構成において、中間転写ベルト6の移動方向における、回動軸13と一次転写ブラシ5間の距離は30mmである。一方、一次転写ブラシ5の中間転写ベルト6の内周面に対する進入量は0.08mmであり、30mmに比べれば十分に小さい。つまり、図4に示された支持部11は、図3に示された台座と比較して、図中の反時計回り方向に、微小角度だけ回転しているものに過ぎない。従って、使用後の状態で一次転写ブラシ5が中間転写ベルト6の内周面に進入したとしても、一次転写ブラシ5は中間転写ベルト6の方向へ平行移動しただけと見なすことができる。よって、基板52と中間転写ベルト6の裏面は、略平行な関係を維持する。図4における各部材の配置は、このような状況を前提に描かれている。
In the configuration of the support means 10, the distance between the
次に、良好な一次転写性を継続して得るために重要である、一次転写部B1における各部材と接触領域の位置関係を、図3、図4によって説明する。図3、図4中のsで表されている領域は、第3の接触領域である。第3の接触領域は、物理ニップMと、裏面ニップNとが、中間転写ベルト6の移動方向においてオーバーラップする領域(オーバーラップニップs)を表す。オーバーラップニップsは、転写電界が形成される領域である。オーバーラップニップが形成されないと、感光ドラム上のトナーを中間転写ベルト上に一次転写させるための転写電界が弱まってしまうため、良好な一次転写効率が得られない。本実施形態では、オーバーラップニップsの中間転写ベルト6の移動方向における幅は、初期状態(図3)で1mm、使用後の状態(図4)では前記毛倒れの結果、0.6mmとなっている。
Next, the positional relationship between each member and the contact area in the primary transfer portion B1, which is important for continuously obtaining good primary transferability, will be described with reference to FIGS. The area represented by s in FIGS. 3 and 4 is a third contact area. The third contact region represents a region where the physical nip M and the back surface nip N overlap in the moving direction of the intermediate transfer belt 6 (overlap nip s). The overlap nip s is a region where a transfer electric field is formed. If the overlap nip is not formed, the transfer electric field for primary transfer of the toner on the photosensitive drum onto the intermediate transfer belt is weakened, so that good primary transfer efficiency cannot be obtained. In this embodiment, the width of the overlap nip s in the moving direction of the
次に、図3、図4中のtで表されている領域は、前記オーバーラップニップsの中間転写ベルト6の移動方向下流側に隣接した、中間転写ベルト6に対して一次転写ブラシ5のみが接触する第4の接触領域を示す。第4の接触領域は、テンションニップtと表される。即ち、図3、図4中のtで表されている領域は、物理ニップMに対して、裏面ニップsが、中間転写ベルト6の移動方向下流側にはみ出している領域を表す。オーバーラップニップsに形成された転写電界により付与され、オーバーラップニップsを通過した後にも中間転写ベルト6に残留する過剰な電荷は、テンションニップtで一次転写ブラシ5に流れて戻る。
Next, an area indicated by t in FIGS. 3 and 4 is only the
テンションニップtは、上記過剰な電荷に起因する異常放電による画像不良の発生を防止するために必要な領域である。本実施形態では、テンションニップtの中間転写ベルト6の移動方向における幅は、初期状態(図3)で2mm、使用後の状態(図4)では前記毛倒れの結果、2.4mmとなっている。
The tension nip t is a region necessary for preventing the occurrence of image defects due to abnormal discharge caused by the excessive charge. In this embodiment, the width of the tension nip t in the moving direction of the
なお、図3、図4において、物理ニップMに対して、裏面ニップNが中間転写ベルト6の移動方向上流側にはみ出している領域(はみ出しニップ)は形成されていない。はみ出しニップがあると、一次転写部B1の中間転写ベルト6の移動方向上流側において、感光ドラム1と中間転写ベルト6との間に転写電界が形成された空隙が生じてしまう。そのため、一次転写部B1に進入する前に感光ドラム1から中間転写ベルト6へとトナーが転写され飛び散ったような画像となる現象(プレ転写による転写飛び散り)が生じることがある。従って、本実施形態では、はみ出しニップが形成されないよう、感光ドラム1と一次転写ブラシ5の位置関係を調整し、初期状態における、物理ニップMの上流端位置と裏面ニップNの上流端位置が、中間転写ベルト6の移動方向で一致するようにされている。
3 and 4, a region where the back surface nip N protrudes from the physical nip M to the upstream side in the moving direction of the intermediate transfer belt 6 (excess nip) is not formed. If there is a protruding nip, an air gap in which a transfer electric field is formed is generated between the
良好な一次転写性を得るためには、オーバーラップニップsが形成されていることが必要で、且つ、テンションニップtが形成されていることが好ましい。 In order to obtain good primary transferability, it is necessary that the overlap nip s is formed, and it is preferable that the tension nip t is formed.
本実施形態では、画像形成装置の初期状態では、オーバーラップニップsの幅として1mm、テンションニップtの幅として2mmが形成されている。一方、使用後の状態であっても、オーバーラップニップsの幅として0.6mm、テンションニップtの幅として2.4mmが確保される。これにより、良好な一次転写性が継続的に得られる。 In the present embodiment, in the initial state of the image forming apparatus, the overlap nip s has a width of 1 mm and the tension nip t has a width of 2 mm. On the other hand, even after use, 0.6 mm is secured as the width of the overlap nip s and 2.4 mm is secured as the width of the tension nip t. Thereby, good primary transferability is continuously obtained.
本実施形態の構成で検討したところ、オーバーラップニップsが存在し(幅sが0mmより大きい、より好ましくは0.1mmより大きい)、且つテンションニップtの幅が1mm以上であれば、良好な一次転写性が確保される。但し、オーバーラップニップsの幅が大き過ぎると、オーバーラップニップs内でトナー像が擦擦され、画像が乱れるとの理由から、通常、オーバーラップニップsの幅は5mm以下とされる。又、テンションニップtの幅が大き過ぎると、中間転写ベルト6と一次転写ブラシ5の接触する面積が大きくなる。中間転写ベルト6が一次転写ブラシ5から強い擦動力を受け、走行安定性が悪化するとの理由から、通常、テンションニップtの幅は10mm以下とされる。
As a result of studying the configuration of the present embodiment, it is satisfactory if the overlap nip s exists (the width s is greater than 0 mm, more preferably greater than 0.1 mm), and the width of the tension nip t is 1 mm or more. Primary transferability is ensured. However, if the width of the overlap nip s is too large, the toner image is rubbed in the overlap nip s and the image is disturbed, so that the width of the overlap nip s is usually 5 mm or less. If the width of the tension nip t is too large, the contact area between the
5.毛倒れ量と物理ニップMの幅の比較
前述した使用後の状態の一次転写ブラシ5に関し、進入量の測定方法と、毛倒れ量を物理ニップMの幅と比較する方法について説明する。画像形成装置外に取り出した状態の一次転写ブラシ5に対して、以下の測定を行う。図5は、一次転写ブラシの押圧力と進入量の関係を測定する方法を説明するための図である。本図は、水平台上に載置された一次転写ブラシ5を、その短手方向から眺めた図である。
5. Comparison of the amount of fall of hair and the width of the physical nip M With respect to the
測定器は、島津製作所製のバネ試験機MODEL EZ−TEST EZ−Sを用いる。バネ試験機は水平台201を有し、測定対象である、画像形成装置から取り外した状態の一次転写ブラシ5を載置することが可能である。また、バネ試験機には、一次転写ブラシ表面(ブラシ繊維側)に平行に接触し、鉛直上方から下方に向け一次転写ブラシを加圧することができる、φ20の円板と支柱から成る加圧プローブ202が設けられている。本加圧プローブは、付属のコントローラによって位置を管理しながら上下動させることが可能で、加圧プローブを一次転写ブラシ表面に当てた際の、進入量uと押圧力Gをモニターすることができる。本測定器を用いて、画像形成装置内で中間転写ベルト6に向け付勢され、毛倒れが生じている状態の一次転写ブラシ5を、水平台201上に再現させることができる。
As a measuring instrument, a spring testing machine MODEL EZ-TEST EZ-S manufactured by Shimadzu Corporation is used. The spring testing machine has a horizontal table 201 and can mount the
ここで、一次転写ブラシ5は、加圧プローブの円板中心部が降下する位置を通り、且つ、任意の円板直径部に平行となるよう、水平台上に載置される。また、一次転写ブラシ5は、加圧プローブの円板が降下する領域からはみ出した状態で、水平台上に載置される。しかし、一次転写ブラシ5は通常、長手方向に均一な構成を有するものであるため、その長手方向の一部分のみの測定が行えれば問題はない。無論、一次転写ブラシの長手方向の各部分を20mm毎ピッチ(加圧プローブの円板径ピッチ)で複数回測定し、その測定値を平均化する処理を採用してもよい。
Here, the
なお、加圧プローブで押圧する際、画像形成装置内における一次転写ブラシ5の毛倒れ状態を再現するための力G0は、以下のように定義する。画像形成装置の一次転写ブラシ5の付勢力F=3.92N(400gf)を一次転写ブラシ5の起毛部寸法K(230mm)で除し、加圧プローブの円板径(20mm)を乗じた力、つまり、G0=0.34N(34.7gf)である。これにより、加圧プローブによって一次転写ブラシ5の単位長手寸法あたりにかかる押圧力が、画像形成装置内に設置された一次転写ブラシの単位長さ寸法あたりにかかる付勢力と等しくなる。
Note that the force G0 for reproducing the falling-down state of the
次に、測定手順の詳細を述べる。本実施形態の一次転写ブラシ5を測定した際に得られる値と共に説明する。図6は、測定中に得られる値をプロットしたグラフである。
(1)バネ試験機の水平台201上に、一次転写ブラシ5を載置する。
(2)加圧プローブ202を鉛直上方から一次転写ブラシ5表面に降下させ、一次転写ブラシ5表面に接触させ、最初に押圧力が生じ始めた際の加圧プローブの下面位置を、進入量uの基準位置(図中0)とする(図5(a))。このとき、G=0N、u=0mmであり、得られた測定結果を図6の(a)に記す。
(3)加圧プローブを更に降下させ一次転写ブラシ5表面に進入させ、押圧力GがG0の1.5倍、つまり0.51Nとなる位置に到達させる。このとき、G=0.51N、u=0.09mmである(図5(b))。その時、得られた測定結果を図6の(b)に記す。
(4)一次転写ブラシ5表面と加圧プローブ下面との間に、厚み50〜100um程度の任意のシート状部材を挿通し、ブラシ繊維の毛倒れ方向を一方方向に揃える(図5(c))。なお、毛倒れさせる方向は一次転写ブラシ5の短手方向で、且つ、向きは画像形成装置内に設置された一次転写ブラシ5の下流側へ向かう向きとする(図5の右方向)。その時、得られた測定結果を図6の(c)に記す。
(5)加圧プローブを上昇させ、押圧力GがG0になる位置で停止させる(図5(d))。このとき、G=G0=0.34N、u=0.08mmである(図6内の(d))。その時、得られた測定結果を図6の(c)に記す。図5(c)の手順を経た結果、図5(b)から図5(c)で進入量は、u=0.09mmからu=0.08mmに変化する。上記(3)(4)の手順を踏んだ後に(5)を行うことで、完全な毛倒れを生じさせた状態で、押圧力G0における進入量を正確に求めることができる。また、上記(5)の手順により求まる進入量uは、本実施形態の画像形成装置内で使用後の状態にある一次転写ブラシ5の、中間転写ベルト裏面に対する進入量であり、ブラシ進入量u0(=0.08mm)とされる。
Next, details of the measurement procedure will be described. A description will be given together with values obtained when the
(1) Place the
(2) The
(3) The pressure probe is further lowered to enter the surface of the
(4) An arbitrary sheet-like member having a thickness of about 50 to 100 μm is inserted between the surface of the
(5) The pressure probe is raised and stopped at a position where the pressing force G becomes G0 (FIG. 5 (d)). At this time, G = G0 = 0.34N and u = 0.08 mm ((d) in FIG. 6). At that time, the obtained measurement results are shown in FIG. As a result of the procedure of FIG. 5C, the approach amount changes from u = 0.09 mm to u = 0.08 mm in FIG. 5B to FIG. 5C. By performing (5) after following the steps (3) and (4), the amount of approach at the pressing force G0 can be accurately obtained in a state in which complete hair fall has occurred. Further, the amount of entry u obtained by the procedure of (5) is the amount of entry of the
測定されたブラシ進入量u0を用いて、以下の計算を行う。図7は、ブラシ繊維51の撓み状態を説明するためのモデル図である。図7には、使用後の状態の一次転写ブラシ5の導電性繊維51が、中間転写ベルトの内周面に対し、撓んだ状態で接触している様子が、拡大図示されている。ブラシ繊維一本一本の撓みは、基板52に垂直に交わる二次関数曲線とされている。
The following calculation is performed using the measured brush entry amount u0. FIG. 7 is a model diagram for explaining a bent state of the
jは、導電性繊維51の繊維長である。本実施形態の一次転写ブラシ5では、j=1.3mmである。図中tは、一次転写ブラシ5のブラシ厚みである。前述したブラシ進入量u0と、繊維長jから下式で求めることができる。
t=j−u0・・・(式2)
j is the fiber length of the
t = j−u0 (Expression 2)
ブラシ厚みtは、使用後の状態の一次転写ブラシ5における繊維層の厚みを表す。図に示すように、支持手段10の一次転写ブラシ5を支持する面から中間転写ベルト6までの距離をtとしている。本実施形態の一次転写ブラシ5では、j=1.3mm、u0=0.08mmであるため、t=1.22mmとなる。
The brush thickness t represents the thickness of the fiber layer in the
次に、図中vはブラシ繊維の毛倒れ量である。毛倒れ量vは、以下のように定義される指標である。この指標は、一次転写ブラシ5上の中間転写ベルト6の移動方向の最上流部に配置された導電性繊維51が、初期状態と比較し、使用後の状態において、どの程度下流側に移動して中間転写ベルト6と接触しているかを表す。
Next, v in the figure is the amount of hair fall of the brush fiber. The amount of hair fall v is an index defined as follows. This index indicates how much the
ここで、前述したように、撓んだ状態のブラシ繊維は二次関数曲線形状を有しているとの仮定から、j、t、v間には、下式が成立する。 Here, as described above, based on the assumption that the brush fiber in the bent state has a quadratic function curve shape, the following equation holds between j, t, and v.
左辺はブラシ繊維の繊維長、右辺は二次関数曲線状のブラシ繊維の姿勢に沿った経路長の積分である。なお、上式3は数学公式により、下式のように書く下すことができる。
The left side is the fiber length of the brush fiber, and the right side is the integral of the path length along the posture of the brush fiber having a quadratic curve. The
一方、下式が毛倒れ量と物理ニップMの大小関係を比較するための式である。
V<M・・・(式5)
上式5が成立する、つまり毛倒れ量の最大値が物理ニップMの幅より小さければ、オーバーラップニップsが存在すると言える。式4の右辺がvに関する単調増加式であることから、前式4と5を組合せることで、下式が得られる。
On the other hand, the following equation is an equation for comparing the magnitude relationship between the amount of falling hair and the physical nip M.
V <M (Formula 5)
If the
上式6の右辺は、毛倒れ量が物理ニップMの幅に到達してしまうような一次転写ブラシの、繊維長を表す。従って、使用される一次転写ブラシの繊維長jが右辺よりも小さければ、その毛倒れ量は物理ニップ幅に到達し得ないと言える。つまり、上式6が成立することが、使用後の状態においてもオーバーラップニップが存在し、良好な一次転写性が維持されるための条件である。
The right side of
本実施形態の一次転写ブラシ5の場合、j=1.3mm、t=1.22mm、M=1.0mmである。これらを上式6に代入すると、左辺が1.3、右辺が1.64となり、上式が成立することが分かる。従って、本実施形態の一次転写ブラシ5を用いれは、使用後状態においても、良好なオーバーラップニップsが存在する。
In the case of the
なお、前述の式4を数値的に解くことによって、本実施形態の一次転写ブラシ5の毛倒れ量vである、v=0.4mmが得られる。
In addition, v = 0.4 mm which is the amount of hair fall v of the
中間転写ベルト6の移動方向において、一次転写ブラシ5の上流端と、物理ニップMの上流端の位置は一致することが望ましい。しかしながら、感光ドラム1や中間転写ベルト6に対する一次転写ブラシ5の取り付け位置は、画像形成装置の組み立て時の部品の位置決めのばらつきなどの影響で変動することがある。本実施形態の画像形成装置では、中間転写ベルト6の移動方向に沿う方向に、±0.5mm程度の範囲内で変動し得る。このような変動を考慮する必要がある。
It is desirable that the upstream end of the
そこで、取り付け位置の変動によって、初期状態における飛散りが悪化することを回避しようとする場合は、以下のように取りつけが行われる。一次転写ブラシ5をやや下流側を狙って配置し、裏面ニップNの上流端位置が物理ニップMの上流端位置よりも、中間転写ベルト6の移動方向で下流側(0.5mm程度)に配置されるよう、取り付けが行われる。このとき、初期状態における若干のオーバーラップニップの減少が生じることが許容される。このような場合には、毛倒れ量が、初期状態のオーバーラップニップsの幅より小さいことが、使用後の状態においてもオーバーラップニップsが存在し、良好な一次転写性が維持されるための条件となる。
Therefore, when it is desired to avoid the scattering in the initial state due to the variation of the mounting position, the mounting is performed as follows. The
一方、取り付け位置の変動によって、初期状態における一次転写効率が悪化することを回避しようとする場合は、一次転写ブラシ5をやや上流側を狙って配置する。裏面ニップNの上流端位置が物理ニップMの上流端位置よりも、中間転写ベルト6の移動方向で上流側(0.5mm程度)に配置されるよう、取り付けが行われる。このとき、初期状態において若干のはみ出しニップが生じることが許容される。このような場合には、毛倒れ量が、はみ出しニップの幅と物理ニップMの幅の和より小さいことが、使用後の状態においてもオーバーラップニップsが存在し、良好な一次転写性が維持されるための条件となる。
On the other hand, when the primary transfer efficiency in the initial state is to be prevented from deteriorating due to a change in the attachment position, the
6.比較例
本実施形態に対する比較例を説明する。なお、比較例(本比較例及び後述の他の比較例)の画像形成装置は、特に言及する相違点を除いて、本実施形態の画像形成装置と実質的に同一の構成とされる。比較例において本実施形態の画像形成装置のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して説明する。
6). Comparative Example A comparative example for this embodiment will be described. Note that the image forming apparatus of the comparative example (this comparative example and other comparative examples described later) has substantially the same configuration as the image forming apparatus of the present embodiment, except for the differences particularly mentioned. In the comparative example, elements having the same functions or configurations as those of the image forming apparatus according to the present exemplary embodiment are denoted by the same reference numerals.
本比較例では、代表的特性を有する一次転写ブラシ5として、次の仕様のブラシ部材を用いている。
In this comparative example, a brush member having the following specifications is used as the
<比較例の一次転写ブラシの仕様>
・部材タイプ:パイル織物
・ブラシ繊維の材料:カーボン粉末を分散したナイロン繊維
・ブラシ繊維の単糸繊度:2.5dtex
・ブラシ繊維の繊維直径:17μm
・ブラシ繊維のヤング率:1500MPa
・ブラシ繊維の抵抗率:104.9Ωcm
・繊維長(j):3.0mm
・配列密度:418F/mm2
上記の通り、繊維長jが3.0mmであること以外は、前述した本発明に従う実施例の一次転写ブラシ5と同様の仕様を有する。また、一次転写ブラシ5の支持手段10の構成も、本発明に従う実施形態の構成と同様である。
<Specification of primary transfer brush of comparative example>
-Material type: Pile fabric-Brush fiber material: Nylon fiber dispersed with carbon powder-Single yarn fineness of brush fiber: 2.5 dtex
・ Brush fiber diameter: 17μm
・ Young's modulus of brush fiber: 1500 MPa
-Brush fiber resistivity: 10 4.9 Ωcm
・ Fiber length (j): 3.0 mm
Array density: 418F / mm 2
As described above, it has the same specifications as the
図8に、本比較例の画像形成装置での、一次転写部B1における各部材と接触領域との位置関係を示す。本図は、画像形成装置の初期状態を示す。
本比較例の構成では、中間転写ベルト6は、ステーションS毎に、感光ドラム1との間に中間転写ベルト6の移動方向における幅が1.0mmである物理ニップMを形成する。
FIG. 8 shows the positional relationship between each member and the contact area in the primary transfer portion B1 in the image forming apparatus of this comparative example. This figure shows the initial state of the image forming apparatus.
In the configuration of this comparative example, the
また、本比較例の構成では裏面ニップNの中間転写ベルト6の移動方向における幅は3.0mmである。
In the configuration of this comparative example, the width of the back surface nip N in the moving direction of the
図9に、本比較例の画像形成装置の使用後の状態での、一次転写部B1における各部材とニップとの位置関係を示す。本比較例の一次転写ブラシ5は、使用後の状態では、導電性繊維51が中間転写ベルト6の移動方向R3に沿って下流側に倒され、撓んだ状態で中間転写ベルト6の内周面に接触する。
FIG. 9 shows the positional relationship between each member and the nip in the primary transfer portion B1 in the state after use of the image forming apparatus of this comparative example. In the
本比較例の場合、毛倒れ量は1.8mm(後述)である。また、中間転写ベルト6の内周面に対する一次転写ブラシ5の進入量は0.75mm(後述)である。図9においても、前述した図4の場合と同様に、一次転写ブラシ5の基板52と中間転写ベルト6の裏面が略平行な関係を維持することを前提として、各部材の配置が描かれている。
In the case of this comparative example, the amount of hair fall is 1.8 mm (described later). The amount of the
次に、良好な一次転写性を得るために重要である、一次転写部B1における各部材とニップの位置関係を、図8、図9によって説明する。図8のオーバーラップニップsの幅は、初期状態では1mmである。一方、図9中にオーバーラップニップsは存在しない。つまり、画像形成装置の使用後の状態ではオーバーラップニップsが消滅している。 Next, the positional relationship between each member and the nip in the primary transfer portion B1, which is important for obtaining good primary transfer properties, will be described with reference to FIGS. The width of the overlap nip s in FIG. 8 is 1 mm in the initial state. On the other hand, the overlap nip s does not exist in FIG. That is, the overlap nip s disappears after the image forming apparatus is used.
図8で示すようにテンションニップtの幅は、初期状態では2mmである。一方、図9中にはテンションニップtも存在しない。テンションニップtは、オーバーラップニップsが存在することで、その効果が達成される領域であるので、オーバーラップニップsが存在しない場合、テンションニップtは存在しない。つまり、画像形成装置の使用後の状態ではこれも消滅している。良好な一次転写性を得るためには、オーバーラップニップsとテンションニップtの両者が形成される必要がある。本比較例の画像形成装置では、使用後の状態において、オーバーラップニップs、テンションニップtが消滅している。よって、良好な一次転写性が得られない。次に、本比較例の使用後状態の一次転写ブラシ5に関し、進入量を測定する方法と、毛倒れ量を物理ニップ幅と比較する方法について説明する。
As shown in FIG. 8, the width of the tension nip t is 2 mm in the initial state. On the other hand, the tension nip t does not exist in FIG. The tension nip t is an area where the effect is achieved by the presence of the overlap nip s. Therefore, when the overlap nip s does not exist, the tension nip t does not exist. That is, this disappears after the image forming apparatus is used. In order to obtain good primary transferability, it is necessary to form both the overlap nip s and the tension nip t. In the image forming apparatus of this comparative example, the overlap nip s and the tension nip t have disappeared after use. Therefore, good primary transferability cannot be obtained. Next, regarding the
画像形成装置外に取り出した状態の一次転写ブラシ5に対して、以下の測定を行う。図10に、その模式図を示す。図11は、測定中に得られる値をプロットしたグラフである。
(1)バネ試験機の水平台201上に、一次転写ブラシ5を載置する。
(2)加圧プローブ202を鉛直上方から一次転写ブラシ表面に降下させ、一次転写ブラシ表面に接触させ、最初に押圧力が生じ始めた際の加圧プローブの下面位置を、進入量uの基準位置(図中0)とする。(図中0)とする(図10(a))。このとき、G=0N、u=0mmであり、得られた測定結果を図11の(a)に記す。
(3)加圧プローブを更に降下させ一次転写ブラシ5の表面に進入させ、押圧力GがG0の1.5倍、つまり0.51Nとなる位置に到達させる。(図10(b))。このとき、G=0.51N、u=0.81mmであり、得られた測定結果を図11の(b)に記す。
(4)一次転写ブラシ5の表面と加圧プローブ下面との間に、シート状部材を挿通し、ブラシ繊維の毛倒れ方向を一方方向に揃える。(図10(c))。このとき、得られた測定結果を図11の(c)に記す。
(5)加圧プローブを上昇させ、押圧力GがG0になる位置で停止させる。。(図10(d))。このとき、G=G0=0.34N、u=0.75mmであり、得られた測定結果を図11の(d)に記す。
The following measurement is performed on the
(1) Place the
(2) The
(3) The pressure probe is further lowered to enter the surface of the
(4) A sheet-like member is inserted between the surface of the
(5) The pressure probe is raised and stopped at a position where the pressing force G becomes G0. . (FIG. 10 (d)). At this time, G = G0 = 0.34N and u = 0.75 mm, and the obtained measurement results are shown in FIG.
上記(5)の手順により求まる進入量uは、本比較例の使用後の状態の一次転写ブラシ5の中間転写ベルト6に対する進入量であり、ブラシ進入量u0(=0.75mm)とされる。
The amount of entry u obtained by the procedure (5) is the amount of entry of the
測定されたブラシ進入量u0を用いて、以下の計算を行う。図12に、導電性繊維51の撓みモデルを示す。jは、の導電性繊維51の繊維長である。本比較例の一次転写ブラシ5では、j=3.0mmである。図中tは、一次転写ブラシ5のブラシ厚みである。本比較例の一次転写ブラシ5は、j=3.0mm、u0=0.75mmであるので、前述した式2により、t=2.25mmとなる。図中vは、ブラシ繊維の毛倒れ量である。また、本比較例の構成では、オーバーラップニップsは存在しない。
The following calculation is performed using the measured brush entry amount u0. FIG. 12 shows a bending model of the
本比較例の一次転写ブラシ5の場合、j=3.0mm、t=2.25mm、物理ニップMの幅=1.0mmである。これらを前述の式6に代入すると、左辺が3.0、右辺が2.52となり、式6が成立しないことが分かる。従って、本比較例の一次転写ブラシ5を用いると、使用後の状態においては、オーバーラップニップsが存在しない。なお、前述の式4を数値的に解くことによって、本実施形態の一次転写ブラシ5の毛倒れ量vである、v=1.8mmが得られる。
In the case of the
以上、詳細に説明した通り、本実施形態によれば、導電性繊維51の毛倒れ量が、感光ドラム1と中間転写ベルト6で形成される物理ニップMの幅に対して小さいものとされる。従って、画像形成装置を使用した後の状態においても、一次転写ブラシ5と中間転写ベルト6で形成される裏面ニップNと、前記物理ニップMとのオーバーラップする領域が消滅せず、良好な一次転写性が維持される。
As described above in detail, according to the present embodiment, the amount of fall of the
なお、前述した通り、ブラシ厚みtは、一次転写ブラシ5をバネ試験機に載置し、実測を行うことで得られる量である。ブラシ厚みtを決定する要因としては、画像形成装置における一次転写ブラシの付勢力と、一次転写ブラシの仕様としては、ブラシ繊維の繊維長の他に、単糸繊度、繊維直径、ヤング率、配列密度などが挙げられる。一般に、繊維長が同じであれば、単糸繊度が大きく、繊維直径が大きく、ヤング率が高く、配列密度が大きなブラシの方が、厚みが大きくなる。一方、単糸繊度が小さく、繊維直径が小さく、ヤング率が低く、配列密度が小さなブラシの方が、厚みが小さくなる。如何なる構成のブラシであっても、ブラシ厚みtの実測値と、繊維長j、物理ニップの幅Mが前述の式6を満たす関係にあれば、良好な一次転写性が維持されると言える。
As described above, the brush thickness t is an amount obtained by placing the
(実施形態2)
実施形態1では、回動軸13を備える支持手段10によって一次転写ブラシ5は中間転写ベルト6の内周面に当接する構成を説明した。これに対して本実施形態では、画像形成装置100のフレームに対して直接ビスなどによって位置決めされた上で固定された支持手段によって一次転写ブラシ5は中間転写ベルト6の内周面に当接する構成を特徴とする。なお、その他の構成については実施形態1の画像形成装置と同様であるので、同様の部分については同様の符号を付して説明する。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the configuration in which the
図13は、本実施形態の画像形成装置100の一次転写部B1における、一次転写ブラシ5の支持手段17を示す断面図である。本図は、画像形成装置の初期状態を示す。各ステーションSa〜Sdの一次転写部B1a〜B1dの構成は同じである。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the support means 17 of the
本実施形態の画像形成装置の一次転写ブラシ5は、支持手段17によって中間転写ベルト6の内周面に接触している。支持手段17は、画像形成装置100のフレームに対して直接ビスによって位置決めされた固定部材としての台座15を備える。一次転写ブラシ5は、この台座15によって支持される。一次転写ブラシ5は、基板52の底面が、台座15上面に、接着、溶着、締結、係合などの方法で固定され、台座15上に保持される。本実施形態では、台座15の上面は、一次転写ブラシ5の基板52の底面と略同一の形状を有する。一次転写ブラシ5は、台座15により、中間転写ベルト6の内周面に対して接触する。
The
ここで、本実施形態では、感光ドラム1の回動軸線方向に対して垂直な断面において、一次転写ブラシ5の接触方向は、中間転写ベルト6の内周面に対し略垂直とされる。又、前記断面において、一次転写ブラシ5の導電性繊維51は中間転写ベルト6の裏面に対し略垂直に接触する。本実施形態では、一次転写ブラシは、固定式の支持手段17により、進入量v=0.08mmだけ、中間転写ベルト裏面に対し進入している。
Here, in the present embodiment, the contact direction of the
一次転写部B1における各ニップの配置について説明する。図13には、一次転写部B1における各部材とニップとの位置関係も示されている。 The arrangement of each nip in the primary transfer portion B1 will be described. FIG. 13 also shows the positional relationship between each member and the nip in the primary transfer portion B1.
図中にMと表示された領域は、感光ドラム1と中間転写ベルト6との間に形成される接触領域であり、物理ニップMと表す。本実施形態では、幅が1.0mmである物理ニップMが形成されている。
An area indicated by M in the drawing is a contact area formed between the
また、図中にNと表示された領域は、中間転写ベルト6と一次転写ブラシ5との間の接触領域であり、裏面ニップNと表す。本実施形態では裏面ニップNの中間転写ベルト6の移動方向における幅は3.0mmである。
In addition, an area indicated by N in the drawing is a contact area between the
本実施形態の一次転写ブラシ5は、初期状態においては、ブラシ繊維の毛倒れ方向がランダム状となっている。よって、幅Nの裏面ニップの上下流には、一次転写性には影響しない程度、つまり飛散り等の画像不良は発生させない程度の、若干本数の飛び出し毛が存在し、裏面ニップの領域外で中間転写ベルト6裏面と接触している。
In the
一方、図14に、本実施形態の画像形成装置の使用後の状態における一次転写ブラシ5の当接状態を示す。一次転写部B1における各部材とニップとの位置関係も示されている。
On the other hand, FIG. 14 shows a contact state of the
本実施形態の一次転写ブラシ5は、使用後の状態では、導電性繊維51が中間転写ベルト6の移動方向R3に沿い下流側に倒され、全ての繊維が揃って撓んだ状態で中間転写ベルト6裏面に接触する。
In the
図13に示したように初期状態の一次転写ブラシ5は、導電性繊維51が、ランダム状に毛倒れしている。しかし、図14に示したように、使用後の状態の一次転写ブラシは、導電性繊維51が、移動する中間転写ベルト6の裏面から、中間転写ベルト6の移動方向下流側へ向かう摩擦力を継続的に受けている。従って、印字動作が繰り返し行われ使用後の状態になると、繊維の一本一本が撓み、中間転写ベルトの移動方向下流側に毛倒れする。本実施形態の場合、毛倒れ量は0.4mm(後述)である。
As shown in FIG. 13, in the
次に、良好な一次転写性を得るために重要である、一次転写部B1における各部材とニップの位置関係を、図13、図14によって説明する。 Next, the positional relationship between each member and the nip in the primary transfer portion B1, which is important for obtaining good primary transfer properties, will be described with reference to FIGS.
図13、図14中のsで表されている領域は、物理ニップMと、裏面ニップNとが、オーバーラップする領域(オーバーラップニップ)を表す。本実施形態では、オーバーラップニップsの幅は、初期状態(図13)では1mm、使用後状態(図14)では前記毛倒れの結果、0.6mmとなっている。 13 and 14, the region represented by s represents a region where the physical nip M and the back surface nip N overlap (overlap nip). In this embodiment, the width of the overlap nip s is 1 mm in the initial state (FIG. 13), and 0.6 mm as a result of the above-described hair fall in the post-use state (FIG. 14).
次に、図13、図14中のtで表されている領域は、オーバーラップニップの下流に隣接する、テンションニップを表す。本実施形態では、テンションニップtの幅tは、初期状態(図13)では2mm、使用後状態(図14)では前記毛倒れの結果、2.4mmとなっている。 Next, a region represented by t in FIGS. 13 and 14 represents a tension nip adjacent to the downstream side of the overlap nip. In this embodiment, the width t of the tension nip t is 2 mm in the initial state (FIG. 13), and 2.4 mm as a result of the above-described hair fall in the post-use state (FIG. 14).
本実施形態では、画像形成装置の初期状態では、オーバーラップニップsの幅として1mm、テンションニップtの幅として2mmが確保されている。一方、使用後状態であっても、オーバーラップニップsの幅として0.6mm、テンションニップtの幅として2.4mmが確保される。これにより、良好な一次転写性が継続的に得られる。 In this embodiment, in the initial state of the image forming apparatus, 1 mm is secured as the width of the overlap nip s and 2 mm is secured as the width of the tension nip t. On the other hand, even after use, 0.6 mm is secured as the width of the overlap nip s and 2.4 mm is secured as the width of the tension nip t. Thereby, good primary transferability is continuously obtained.
前述した使用後の状態の一次転写ブラシ5に関し、毛倒れ量と物理ニップ幅とを比較する方法について説明する。本実施形態の画像形成装置は、一次転写ブラシ5は固定式の支持手段17によって支持されており、一次転写ブラシ5の中間転写ベルト6裏面に対する進入量は、初期状態、使用後の状態共に、ブラシ進入量u0=0.08mmとされる。前記ブラシ進入量u0を用いて、実施例1で説明したものと同様の計算を行う。
ブラシ繊維の撓みモデルは、図7と同じである。
本実施形態の一次転写ブラシ5の繊維長jは、j=1.3mmである。ブラシ厚みtは、ブラシ進入量u0と、繊維長jから前述の式2によって求まり、t=1.22mmである。
With respect to the
The bending model of the brush fiber is the same as in FIG.
The fiber length j of the
本実施形態の一次転写ブラシ5の場合、j=1.3mm、t=1.22mm、M=1.0mmであり、これらを前述の式6に代入すると、左辺が1.3、右辺が1.64となり、式6が成立することが分かる。従って、本実施形態の一次転写ブラシ5は、使用後状態においても、オーバーラップニップsが存在する。なお、前述の式4を数値的に解くことによって、本実施形態の一次転写ブラシ5の毛倒れ量vである、v=0.4mmが得られる。
In the case of the
以上、本実施形態によれば、固定式の一次転写ブラシ5の支持手段を有する画像形成装置において、導電性繊維の毛倒れ量の最大値は、感光ドラム1と中間転写ベルト6で形成される物理ニップMの幅よりも小さいものとされる。従って、画像形成装置を使用した後の状態においても、一次転写ブラシ5と中間転写ベルト6で形成される裏面ニップNと、物理ニップMとのオーバーラップ領域sが確保され、良好な一次転写性が維持される。
As described above, according to the present embodiment, in the image forming apparatus having the support unit for the fixed
固定式の支持手段17を用いると、実施形態1の回動軸13を備える支持手段10に対して部品点数が少なく構造がシンプルであり、コストが安くなるというメリットを備える。
If the fixed support means 17 is used, the support means 10 having the
(その他の実施形態)
以上、本発明を具体的な実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
(Other embodiments)
As mentioned above, although this invention was demonstrated according to specific embodiment, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment.
上述の実施例では、画像形成装置においてブラシ状の転写部材を中間転写ベルト裏面に当接する構成として、押圧式当接構成、固定式当接構成に関する例を一例ずつ挙げて説明した。しかし、ブラシ状の転写部材の当接構成として、他の構成も考えられる。 In the above-described embodiments, the examples of the pressing contact structure and the fixed contact structure are described as examples for the configuration in which the brush-shaped transfer member contacts the back surface of the intermediate transfer belt in the image forming apparatus. However, other configurations are possible as the contact configuration of the brush-shaped transfer member.
例えば、押圧式当接構成として、ブラシ状の転写部材の移動方向を直線方向に規制するガイドレール等の部材を使用し、押圧バネによりガイドレールに沿ってブラシ状の転写部材を中間転写ベルト裏面に当接する構成などがある。また、押圧式、固定式の何れの当接構成においても、ブラシ状の転写部材の保持方法として、ブラシ状の転写部材をシート部材やスポンジ部材等の上に固定してもよい。固定した上で、押圧バネにより中間転写ベルト裏面に当接する構成などがある。シート部材やスポンジ部材自体が有する弾性を利用して、押圧バネを使わずに、ブラシ状の転写部材を中間転写ベルト6の内周面に接触させても良い。
For example, a member such as a guide rail that restricts the movement direction of the brush-like transfer member to a linear direction is used as a press-type contact configuration, and the brush-like transfer member is moved along the guide rail by a pressing spring on the back surface of the intermediate transfer belt. There is a configuration that comes into contact with the Further, in either the pressing type or the fixed type contact configuration, as a method for holding the brush-shaped transfer member, the brush-shaped transfer member may be fixed on a sheet member, a sponge member, or the like. There is a configuration in which, after being fixed, it is brought into contact with the back surface of the intermediate transfer belt by a pressing spring. The brush-like transfer member may be brought into contact with the inner peripheral surface of the
また、上述の実施形態では、画像形成装置は、転写ベルトとして中間転写ベルト6を採用した中間転写方式の画像形成装置であるものとして説明した。しかしながら、本発明は、他の構成の画像形成装置にも適用可能である。例えば、複数の感光ドラム上のトナー像を、転写ベルトとして使用される搬送ベルト上を搬送される転写材上に順次直接転写する直接転写方式の画像形成装置などがある。このような直接転写方式の画像形成装置の各転写部材及びその支持手段の構成としても、本発明は適用することが可能である。
In the above-described embodiment, the image forming apparatus has been described as an intermediate transfer type image forming apparatus that employs the
1 感光ドラム(像担持体)
5 一次転写ブラシ(ブラシ状の転写部材)
6 中間転写ベルト(ベルト)
10 支持手段
11 支持部
1 Photosensitive drum (image carrier)
5 Primary transfer brush (brush-shaped transfer member)
6 Intermediate transfer belt (belt)
10 Supporting means 11 Supporting part
Claims (14)
前記複数の導電性繊維が前記転写ベルトとの間で加圧されるように前記転写手段を支持する支持手段を有し、
前記転写ベルトの移動によって生じる前記導電性繊維の毛倒れ量の最大値が、前記転写ベルトの移動方向に関する前記像担持体と前記転写ベルトが接触する領域の長さより小さいことを特徴とする画像形成装置。 An image carrier that carries a toner image, an endless transfer belt that is movable in contact with the image carrier, and a transfer unit that transfers the toner image from the image carrier to the belt. And the transfer means is a brush-like transfer member including a plurality of conductive fibers, and the plurality of conductive fibers are in contact with the inner peripheral surface of the belt.
Having a support means for supporting the transfer means so that the plurality of conductive fibers are pressurized with the transfer belt;
The maximum value of the amount of hair fall of the conductive fibers caused by the movement of the transfer belt is smaller than the length of the area where the image carrier and the transfer belt are in contact with each other in the movement direction of the transfer belt. apparatus.
前記転写ベルトは前記複数の像担持体からトナー像が転写される中間転写ベルトであることを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の画像形成装置。 The image carrier has a plurality of image carriers each carrying a different color toner image, and a plurality of the transfer means are arranged corresponding to the plurality of image carriers,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the transfer belt is an intermediate transfer belt to which a toner image is transferred from the plurality of image carriers.
前記転写ベルトは前記複数の像担持体からトナー像が転写される転写材を搬送する搬送ベルトであることを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の画像形成装置。
The image carrier has a plurality of image carriers each carrying a different color toner image, and a plurality of the transfer means are arranged corresponding to the plurality of image carriers,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the transfer belt is a conveyance belt that conveys a transfer material onto which a toner image is transferred from the plurality of image carriers.
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